JPS61294028A - シヨベル作業車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、各種掘削作業や積込作業を行うパワーショベ
ルやバックホウ等のショベル作業車に関する。

さらに詳述すると、ブームを上下揺動操作自在に取付け
、伸縮操作自在なアームをブームに揺動操作自在に取付
け、バケットを回動操作自在にアームに取付け、ブーム
の旋回台に対する上下角度を検出する第１センサー、ア
ームのブームに対する角度を検出する第２センサー、バ
ケットのアームに対する角度を検出する第３センサー、
及び、アームの長さを検出する第４センサーを設けると
共に、それら第１ないし第４センサーからの情報に基づ
いて、バケットの掘削縁部の車体に対する上下位置を求
めて、運転部に表示する演算表示装置を設け、もって、
所定深さの掘削を正確容易に行えるようにしたショベル
作業車に関する。

〔従来の技術〕

上記ショベル作業車に関し、以下に述べるように構成し
たものが知られている。

即ち、伸縮操作自在なアーム（１３）の長さを検出する
第４センサー（２１）を構成するに、第５図に示すよう
に、アーム（１３）の移動部（１３ａ）にラックギア（
２８）を固着し、ロータリーエンコーダ（２９）を備え
たビニオンギア（３０）を、ラックギア（２８）に咬み
合うように配設してアーム（１３）の外筒（１３ｂ）に
枢着し、もって、アーム（１３）の伸縮に伴うピニオン
ギア（３０）の回転で、ロータリーエンコーダ（２９）
によりアーム（１３）の長さをディジタル数で検出する
ようにしたものである　（例えば特開昭５８−１６０４
３７号公報）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、上記従来構成によれば、アーム（１３）の伸縮
移動距離に見合ってランクギア（２８）を長く形成しな
ければならないので、アーム（１３）長さ検出のための
装置が大がかりになりがちであった。しかも、アーム（
１３）のフルストロークにわたる伸縮移動に伴ってロー
タリーエンコーダ（２９）が多数回回転することとなる
ので、ロータリーエンコーダ（２９）からの信号処理の
ための構成が複雑になりがちであめ、全体としてコスト
が高（なる虞があり、改善の余地があった。その上、一
般にはバケットによる掘削深さの基準レベルが車体に対
して予め定められているために、車体が地面の突出部に
乗り上げると、地表面からの真の掘削深さが測定できな
かったり、任意の一定位置からの掘削深さを測定できな
いという問題があった。

本発明の目的は、バケットの掘削縁部の車体に対する上
下位置を求めるための構成を、より簡単なものにし、更
に、バケットによる掘削深さの基準レベルを、任意に設
定できるようにする点にある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明のショベル作業車の特徴構成は、伸縮自在なアー
ムの長さを検出する第４センサーが、アームが最伸長状
態であるか否かを検出する第１リミットスイッチ、及び
、アームが最短縮状態であるか否かを検出する第２リミ
ットスイッチから成り、バケットの掘削縁部の車体に対
する上下位置を求めて運転部に表示する演算表示装置に
、第１及び第２リミットスイッチからの情報に基づいて
、アームが最伸長状態、最短縮状態及び中間長さ状態の
いずれであるかを判別する手段、その判別手段からの情
報に基づいて、アームが最伸長状態の時に設定されたア
ーム最長寸法を、かつ、アームが最短縮状態の時に設定
されたアーム最短寸法を演算手段に指示する手段、並び
に、その判別手段からの情報に基づいて、アームが中間
長さ状態の時に演算不能であることを表示する手段を備
え、更に、基準レベル設定手段からの指示に基づいて、
前記演算手段による演算値を記憶する記憶手段、測定指
示手段からの指示に基づいて、前記演算手段による演算
値から前記記憶手段からの値を減算して設定基準レベル
から前記バケット掘削縁部までの深さを求める減算手段
、並びに、前記減算手段からの情報を表示する掘削深さ
表示手段を備えてあることにあり、その作用効果は、次
の通りである。

〔作　用〕

つまり、従来のものは、伸縮自在なアームを最伸長状態
から最短縮状態の間で適宜長さに固定して掘削作業を行
うに際し、その時のアーム長さのままで掘削深さを測定
しなければならないので、アームの長さの検出を連続的
に行えるように構成していたものと思われるが、実際上
、アームが中間長さ状態での掘削においても、アームを
最伸長状態か最短縮状態にしておいて、ブームの起伏と
アームの揺動とを適宜組み合わせて操作することによっ
て、十分に掘削深さを測定できることが判明した。

そこで、上述の認識に基づいて、アームの最伸長状態と
最短縮状態のみを２個のりミツトスイッチで検出させて
、それら両スイッチからの情報に基づき、予め設定され
たアーム最長寸法或いはアーム最短寸法を掘削深さ演算
の情報として与えるように構成し、かつ、アームが中間
長さ状態にあるときは演算不能である事を表示するよう
に構成することによって、実用上、支障が全く無い状態
で、掘削深さ測定を容易迅速かつ正確に行わせられる。

しかも、バケットの掘削縁部を地表面又は任意の深さに
位置させた状態で、基準レベル設定手段により指示させ
ることで、地表面又は任意の位置を基準レベルとして設
定して記憶させることができ、その基準レベルを基に、
設定基準レベルからバケット掘削縁部までの深さを求め
る演算手段及び減算手段と、その求めた深さを表示する
掘削深さ表示手段とを演算表示装置に備えてあるために
、地表面からの真の掘削深さや、任意の深さ位置からの
所定の掘削深さを正確に測定できる。

〔発明の効果〕

その結果、アーム長さの検出を行うに２個のリミットス
イッチを設けるだけでよいから、従来に比して装置を極
めてコンパクトにすることができた。しかも、アーム長
さの検出のための信号が、それら両スイッチのオンオフ
信号だけでよいから、信号処理を極めて簡単に行えるよ
うになり、全体として、実用上必要充分な掘削深さ測定
のための構成を、コスト面で有利に提供できるようにな
った。

そして更に、基準レベルを任意に設定できるために、シ
ョベル作業車における掘削作業を地図の突出部への車体
の乗り上げ及び姿勢変化にかかわらず、正確に行えるよ
うになった。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例を、図面に基づいて説明する。

第２図に示すように、左右一対のクローラ装置（１）を
備えた機台（２）に、搭乗運転部（３）及びエンジン（
４）を設けた旋回台（５）を、油圧モータ（６）により
縦軸芯（ＰＧ）周りで回動操作自在に取付け、バックホ
ウ作業装置（Ｓ）を、油圧シリンダ（７）により左右煽
動操作自在なスイングブラケット（８）を介して旋回台
（５）に取付け、ドーザ間開（Ｄ）を、油圧シリンダ（
９）により昇降操作自在に機台（２）に取付け、もって
排土作業も可能なバックホウ作業車を構成しである。

バックホウ作業装置（Ｓ）を構成するに、油圧シリンダ
（１０）により横向き軸芯（Ｐ３）周りで上下揺動操作
自在なブーム（１１）の先端に、内装した油圧シリンダ
（１２）により伸縮自在なアーム（１３）を、油圧シリ
ンダ（１４）により横向き軸芯（Ｐｔ）周りで上下揺動
操作自在に取付け、そのアーム（１３）の先端に、油圧
シリンダ（１５）により横向き軸芯（Ｐ３）周りで回動
操作自在なバケツ）　（１６）を取付けである。そして
、ブーム（１１）、アーム（１３）、及びバケット（１
６）の回転基軸（Ｐ＋）、（Ｐｔ）。

（Ｐ３）に、夫々、第１乃至第３センサーとしてボテン
シ式メータ（１７）　、　（１Ｂ）　、　（１９）を付
設し、機台（２）に傾斜計（２０）を付設しである。つ
まり、第３図に示すように、傾斜計（２０）により旋回
台（２）の接地面（ＬＧ）に対する仰角（θ。）を、第
１センサー（１７）によりブーム（１１）の旋回台基線
（ＬＲ）に対する仰角（θｌ）を、第２センサー（１８
）によりアーム（１３）のブーム延長線（Ｌ　Ｂ　）に
対する揺動角（θ２）を、そして、第３センサー（１９
）によりバケット（１６）のアーム延長線（Ｌ　Ａ　）
に対する回動角（θ３）を、夫々検出するように構成し
である。

また、第１図及び第４図に示すように、伸縮自在なアー
ム（１３）に、アーム長さく１２）検出のための第４セ
ンサー（２１）として、夫々マイクロスイッチからなる
２個のリミットスイッチ（２１ａ）。

（２１ｂ）を設けである。つまり、第１リミットスイッ
チ（２１ａ）を、アーム（１３）の移動部（１３ａ）が
外筒（１３ｂ）に対して最突出状態、即ちアーム（１３
）が最伸長状態でのみ切り状態になるように、かつ、第
２リミットスイッチ（２１ｂ）を、アーム（１３）の移
動部（１３ａ）が外筒（１３ｂ）に対して最引退状態、
即ちアーム（１３）が最短縮状態でのみ入り状態になる
ように、夫々位置させて外筒（１３ｈ）と移動部（１３
ａ）との間に介装し、もって、第１リミットスイッチ（
２１８）の切り状態でアーム（１３）が最伸長状態であ
ること、第２リミットスイッチ（２１ｂ）の入り状態で
アーム（１３）が最短縮状態であること、及び、第１リ
ミットスイッチ（２１ａ）の入り状態でかつ第２リミッ
トスイッチ（２１ｂ）の切り状態で、アーム（１３）が
中間長さ状態であることを判別できるように構成しであ
る。

そして、傾斜計（２０）、第１乃至第３センサー（１７
）　、　（１８）　、　（１９）及び両リミットスイッ
チ（２］ａ）　。

（２１ｂ）からの検出信号を、夫々運転部（３）に設け
た演算表示装置（２２）に入力するように構成しである
。演算表示装置（２２）はその主要部をマイクロコンピ
ュータで構成してあり、マルチプレクサ（２３）により
多重化して読み込んだ各角度データ（θ。）〜（θ３）
を、ＡＤ変換器（２４）を介して中央処理装置（２５）
に入力すると共に、両リミットスイッチ（２１ａ）　、
　（２１ｂ）のオンオフデータを中央処理装置（２５）
に入力するように構成しである。

中央処理装置（２５）内において、両リミットスイッチ
（２１ａ）　、　（２１ｂ）からのデータに基づいて、
前述したようにアーム（１３）が最伸長状態、最短縮状
態、及び中間長さ状態のいずれであるかを判別する手段
（ＭＤ）、及びその判別手段（ト）からの情報に基づい
て、アーム（１３）が最伸長状態の時に設定されたアー
ム最長寸法（ＩｌＬ）を、かつ、アーム（１３）が最短
縮状態の時に設定されたアーム最短寸法（ｌ３）を、夫
々アーム長さく１２）として演算手段（ＭＡ）に指示す
る手段（ＭＩ）を設けである。そして、そのアーム長さ
く１２）、ディジタル変換した各角度データ（θ。）〜
（θ３）、並びに、メモリー（２６）内に予めストアし
たブーム長さくｌ１ｌ）、バケット長さくｌ１３）、及
び、接地面（Ｌ６）からのブーム上下揺動軸芯（Ｐｌ）
の高さくｈ）を用いて、演算手段（ＭＡ）により次掲の
式（Ａ）に基づいて、バケット（１６）の掘削縁部の接
地面（■、６）に対する上下位置（ｄ）を求めるように
構成しである。即ち、 ｄ＝ｈ　　　＋　　　７！　＋５ｔｎ（θ。　＋　θ１
）＋ｊ！　ｚｓｉｎ（θ。」−θ１−θ２）＋１２　．
３ｉｎ（θ。　＋　θ　、　−θ２−　θ３）　・（八
）そして、アーム（１３）の伸縮状態判別手段（ＭＩｌ
）により、アーム（１３）が中間長さ状態にあると判別
された時には、ブザー等の演算不能表示手段（ＭＦ）に
より、操縦者にその旨を報知するように構成しである。

更に、上記で求められる値（ｄ）は、バケット（１６）
の掘削縁部が、掘削基準地表面（ｔ、ｏ）又は任意の作
業基準深さにある時に、基準レベル設定手段（３１）に
よる指示により基準レベル（ｄｏ）として設定すること
ができ、その値が記憶手段（３２）に記憶され、掘削時
に測定指示手段（３３）からの指示に基づいて、演算手
段（ＭＩ）による演算で求められた接地面（１，６）か
ら掘削レベルまでの値（ｄ）から、記憶手段（３２）か
らの値（ａ０）を、減算手段（３４）により減算して、
設定基準レベル（ａ０）からバケット（１６）掘削縁部
までの深さく＋１）を求め、その減算手段（３４）から
の情報が掘削深さ表示手段（ＭＨ）に表示されるように
構成しである。

第４図は、以上述べた掘削深さ表示のための信号処理の
流れを示すフローチャー１・であり、運転部（３）に設
けたボタンやスイッチ、或いはキーボード等の入力装置
（２７）の操作で処理命令が発せられるプログラムをス
タートさせ、各表示を行った後プログラムを停止させる
ようにしである。

〔別実施例〕

次に、別の実施例を説明する。

第１リミットスイッチ（２１ａ）及び第２リミットスイ
ッチ（２１ｂ）の形式、取付構造等、並びに、両スイッ
チ（２１ａ）　、　（２１ｂ）からの情報に基づいてア
ーム（１３）の伸縮状態を判別する手段（ト）の具体的
構成は適宜変更可能であり、例えば、両スイッチ（２１
ａ）　、　（２１ｂ）を、アーム（１３）の移動部（１
３ａ）に付設した被検出部の接近により反応する近接ス
イッチ形式にしたり、移動部（１３ａ）による光束遮断
を検知するホトインタラプタ形式％式％ また、求めた上下位置（ｄ）の表示手段（ＭＩＩ）とし
ては、ディジタル表示器に替えて、グラフィックディス
プレイ等を設けてもよく、演算不能状態を表示する手段
（ＭＦ）として、ブザーに替えてディジタル表示をした
り、または、ディスプレイ上に表示したり、或いはそれ
らを適宜組合わせたりする等、種々の変更が可能である
。

さらに、第１乃至第３センサー（１７）　、　（１８）
　、　（１９）としてロータリーエンコーダを用い、傾
斜計（２０）としてディジタル型傾斜計を用いたりして
ＡＤ変換器（２４）を省略するようにしてもよい。

前記第２センサー（１８）は、回転基軸（Ｐ２）に付設
する以外に、油圧シリンダ（１４）と外筒（１３ｂ）と
の連結軸に付設しても良く、また、前記第３センサー（
１９）は、回転基軸（Ｐ３）に付設する以外に、バケツ
）　（１６）を操作するリンク部材と移動部（１３ａ）
との連結軸に付設しても良く、これらの場合、いずれも
掘削土との接触が抑制されて耐久性を向上できるもので
ある。

本発明は各種のバックホウやパワーショベル等に適用す
ることができ、それらショベル作業車の具体的構成は適
宜変更可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本発明に係るショベル作業車の実施
例を示し、第１図は掘削深さ表示のための構成概略図、
第２図はバックホウの全体側面図、第３図は掘削深さ算
出の原理図、第４図は信号処理のフローチャートである
。第５図は従来例を示す要部断面図である。 （５）・・・・・・旋回台、（１１）・・・・・・ブー
ム、（１３）・旧・・アーム、（１６）・・・・・・バ
ケット、（１７）・・・・・・第１センサー、（１８）
・・・・・・第２センサー、（１９）・・・・・・第３
センサー、（２１）・・・・・・第４センサー、（２１
ａ）・旧・・第１リミットスイッチ、（２１ｂ）・・・
・・・第２リミットスイッチ、（２２）・・・・・・演
算表示装置、（θ１）・・・・・・ブームの旋回台に対
する角度、（θ２）・・・・・・アームのブームに対す
る角度、（θ３）・旧・・バケットのアームに対する角
度、（３１）・・・・・・基準レベル設、　定手段、（
３２）・・・・・・記憶手段、（３３）・旧・・測定指
示手段、（３４）・・・・・・減算手段、（ａ）　、　
（ａｏ）　、　（ｎ）・・・・・・値、（１２）・・・
・・・アームの長さ、（４Ｌ）・・・・・・アーム最長
寸法、（βＳ）・・・・・・アーム最短寸法、（Ｍ３）
・・・・・・演算手段、（ＭＩＩ）・・・・・・判別手
段、（ＭＰ）・・・・・・表示手段、（Ｍ、Ｉ）・・・
・・・表示手段、（ＭＩ）・・・・・・指示手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ブーム（１１）を上下揺動操作自在に旋回台（５）に取
   付け、伸縮操作自在なアーム（１３）を前記ブーム（１
   １）に揺動操作自在に取付け、バケット（１６）を回動
   操作自在に前記アーム（１３）に取付け、前記ブーム（
   １１）の前記旋回台（５）に対する上下角度（θ＿１）
   を検出する第１センサー（１７）、前記アーム（１３）
   の前記ブーム（１１）に対する角度（θ＿２）を検出す
   る第２センサー（１８）、前記バケット（１６）の前記
   アーム（１３）に対する角度（θ＿３）を検出する第３
   センサー（１９）、及び、前記アーム（１３）の長さ（
   ｌ＿２）を検出する第４センサー（２１）を設けると共
   に、前記第１ないし第４センサー（１７）、（１８）、
   （１９）、（２１）からの情報に基づいて、前記バケッ
   ト（１６）の掘削縁部の車体に対する上下位置（ｄ）を
   求めて、運転部に表示する演算表示装置（２２）を設け
   たショベル作業車であって、前記第４センサー（２１）
   が、前記アーム（１３）が最伸長状態であるか否かを検
   出する第１リミットスイッチ（２１ａ）、及び、前記ア
   ーム（１３）が最短縮状態であるか否かを検出する第２
   リミットスイッチ（２１ｂ）から成り、前記演算表示装
   置（２２）に、前記第１及び第２リミットスイッチ（２
   １ａ）、（２１ｂ）からの情報に基づいて、前記アーム
   （１３）が最伸長状態、最短縮状態及び中間長さ状態の
   いずれであるかを判別する手段（Ｍ＿Ｄ）、その判別手
   段（Ｍ＿Ｄ）からの情報に基づいて、前記アーム（１３
   ）が最伸長状態の時に設定されたアーム最長寸法（ｌ＿
   Ｌ）を、かつ、前記アーム（１３）が最短縮状態の時に
   設定されたアーム最短寸法（ｌ＿Ｓ）を演算手段（Ｍ＿
   Ａ）に指示する手段（Ｍ＿Ｉ）、並びに、前記判別手段
   （Ｍ＿Ｄ）からの情報に基づいて、前記アーム（１３）
   が中間長さ状態の時に演算不能であることを表示する手
   段（Ｍ＿Ｆ）を備え、更に、基準レベル設定手段（３１
   ）からの指示に基づいて、前記演算手段（Ｍ＿Ａ）によ
   る演算値（ｄ＿０）を記憶する記憶手段（３２）、測定
   指示手段（３３）からの指示に基づいて、前記演算手段
   （Ｍ＿Ａ）による演算値（ｄ）から前記記憶手段（３２
   ）からの値（ｄ＿０）を減算して設定基準レベル（ｄ＿
   ０）から前記バケット（１６）掘削縁部までの深さ（Ｄ
   ）を求める減算手段（３４）、並びに、前記減算手段（
   ３４）からの情報を表示する掘削深さ表示手段（Ｍ＿Ｈ
   ）を備えてあるショベル作業車。